矿产在现代国民经济中的地位举足轻重，因为对矿产的大规模应用人类开启了工业化时代，可以说是一根扁担两头挑，一头挑国计一头挑民生。在全球范围内，矿产在很长一段时间内都是劳动密集型产业，矿工费时费力工作效率却难有保障，又与警察、消防员等职业一样高危。不仅是工作环境的险象环生，各种职业病也是屡见不鲜。因此推进建设智慧矿山是堪称利国利民的积极事业。智慧矿山的显著标志就是“少人化”到“无人化”，即从开采到掘进等全流程场所，设备等都逐渐过渡到“少人化”，“无人化”，直到最终整座矿场都实现无人作业，矿场内外各个方面都在智慧机器人和智能设备下操作完成。
从技术发展的角度说，矿山的发展大体经历了四个阶段：原始阶段-机械化阶段-数字化与信息化阶段-智慧化阶段，下面简要介绍一下。
1、原始阶段：矿工主要通过简单的工具如镐刨、锨挖进行采掘活动，生产主要依靠人力，效率极为有限，开采范围也仅限浅层地表，且受外部条件如天气等的影响很大。
2、机械化阶段：矿山在采掘、生产等方面开始使用炸药、雷管、导火索等爆破设备，在运输、勘探、后勤等方面大量使用机械化设备，在原有矿山的基础上顺着矿脉发掘，矿石产量和生产效率大大提高，矿井用人数量大大减少。
3、数字化与信息化阶段：电脑的飞速发展与普及，给矿场等传统产业的发展带来了巨大机遇。科技革命成果的运用给矿场带来翻天覆地的变化，生产效率前所未有的提高。现代的信息化则是主要是解决数据传输与呈现问题，“少人化”，“无人化”也迈进了一大步。
4、智慧化阶段：目前发达国家在国民经济各领域都快速迈向智慧时代，我国也在逐步加强有关基础设施等的建设部署。随着智能化水平不断提高，智慧矿山一词作为新兴概念也逐渐被各国接受。
智慧矿山虽然目前更多的还处于蓝图阶段，但仅凭现有技术和经验推测也不难发现，它需要的设备是不可能毕其功于一役的。下面简单说几点本人的见解，欢迎补充。
一、物联网
1.感知层；主要负责识别物体、收集信息，主要设备有GPS，AR，传感器等，具体过程是通过传感器等设备收集数据，利用蓝牙设备等技术手段传递数据，解决数据获取的题。
2.网络层；利用网络将感知层采集的数据进行编码、认证以及实时传输。在传统的矿产开采过程中，信息传递主要靠架设无线网络和利用局域网。随着信息技术的发展，全国范围内开始推广4G/5G井下地面网络全覆盖等技术，为矿产信息的收集与传输提供了行之有效的保障，也为智慧矿山的建设提供了更多可行性依据。
3.动态处理层；利用大数据、视频图像处理等技术，对矿压预测、应急事故实现实时监控，动态管理，提高数据管理与推送的准确性，提高矿山信息可视化建设水平。动态处理系统能够对系统各项数据进行动态分析调整，指导日常生产，降本增效。
4.应用层；这层负责数据输出，可以直观的反应物联网的应用效果，保证建设效果。以物联网为基础，合理处理传输协议，组建物联网的信息编码。同时为了保证对矿井下生产的实时监测，还需将信息及时反馈，实时监控检测其运行状态，同时做好远程故障的应急处理工作。
这里要说一家企业和新闻，近日，京能集团（北京能源集团有限责任公司）所属昊华能源西部能源的首个6.5米大采高智能化综采工作面正式投入生产。此外，这套系统还集成了快速掘进工作面，以及对主通风系统，供电系统，主运输系统，主排水系统，和压风系统的智能化改造，加快建设智慧矿山、绿色矿山，以数字化转型为集团“三个京能”建设贡献智慧力量。
二、无人驾驶
矿场基本都处于荒郊野外，且环境污染也较重，基本不适宜人类生活。即便有健全的劳动安全保障，安全事故，职业病等还是令人谈之色变。矿场因为内外交通线路相对简单，也利于自动驾驶的应用。目前国内一些企业如百度正在积极探索发展无人矿用卡车，也渐入佳境。本月中旬，低速无人驾驶产业联盟将在杭州举行“2022中国低速无人驾驶行业发展年会”，届时还有《矿区无人驾驶行业发展蓝皮书（2022版）》公布，值得关注。
这里要介绍全球工程机械的龙头企业之一，美国的卡特彼勒。早在1985年时，卡特彼勒就启动了自主研发采矿卡车的计划，同时也积极参与开发自主采矿系统。据官网报道，卡特彼勒装备MineStar（矿山之星）的无人矿卡已在全球范围内安全运输了超过50亿吨的货物，其中10亿吨都是在近九个月内完成的。卡特彼勒无人矿卡正在每年刷新纪录，预计今年的运输量将超过15亿吨。
卡特彼勒的成就离不开其自研的矿山之星系统，该系统集成了全面的采矿作业和移动设备管理系统，由五个智能模块构成：车队、地形、探测、车况、指令。从车队分配到情况监控，再到远程或自主控制等一切事务，矿山之星系统都能应对自如，提高了生产效率和安全性，进而帮助矿区进行更好地管理。得益于这套系统，卡特彼勒目前已经在全球三大洲的矿场里实现了7X24小时完全无人运行。
三、数字孪生
目前任何一种大规模的工业设施都在积极探索数字孪生的应用，矿场也不例外。基于数字孪生建立矿场智能管控系统，保证对矿场设备实时监控，便于矿工更好的提供远程服务，采集数据后进行智能分析，优化矿山运营，保证矿山生产安全，高效地进行。
数字孪生不仅限于建模，可用于矿山生产流程的各部分。以露天矿场为例，其开采范围线、开采深度与开采量、矿量消耗数据是需要监测的关键信息，是评判企业是否依法开采的重要依据。因此更需要及时准确地掌握露天矿山资源已开采的概要信息、变化存储量、矿坑挖掘节点、矿量消耗情况，应用数字孪生技术对露天矿山开采全程进行全天候多方位监测，缩短工期，打破传统监测形式，为资源管理部门提供全面、客观的数据支持。
当露天矿场发展到地下阶段时，数字孪生及其丰富的可视化图表和动画效果，集成供水、通风、运输、设备运作及井下漫游画面，形象的对井下多种应用场景进行详尽的数据解释。同时还可结合智能感知设备数据，实现对矿井的生产环境、工作视角、设备分布、工艺流程、产量走势、巷道划分、设备运行实时状态的真实复现，达到矿井上下管理透明化，扁平化等目的。
这里要介绍下南京奥特智慧数字科技有限公司，拥有一流的数字孪生技术水平。其智慧矿山以数字孪生技术为基础，整合矿企各部门现有信息系统的数据资源，深度融合5G、大数据等前沿技术应用，覆盖安监生产、综合集控、智能巡检、经营管理、智能掘进、智能开采、智能运输等多业务领域。在系统流程中可以实现
矿山全要素可视；汇聚人员、环境、设备等全要素信息，在系统中构建与现实完全一致数字孪生矿山。
矿山全态势感知；通过对不同专业的实时业务数据进行汇总、治理和分析，实现看到系统即是了解现场。
矿山办公数字化；将日常办公、报表分析、智能巡检等业务流程和表单的管理数字化，实现闭环管理，确保业务安全可控。
矿山业务分析智能化；构建调度指挥、安全生产、综合集控、智能巡检和经营管理五大中心，为生产经营提供数据业务服务。
智慧矿山是矿产业转型升级的战略方向和目标，它的核心在于智能化。现在，新一代信息技术，主要是5G技术带来的发展机遇非常难得，并且需要兼顾数字化与信息化矿场建设，以及矿产的安全高效开发和清洁利用。技术创新永无止境，信息化、人工智能、大数据等新技术的使用对提升和改造传统矿产业是显而易见的，因此不断开创安全、高效、绿色和可持续的智慧矿山发展新模式就很有意义。
